计量科学与技术

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光学法量子压力标准研究进展

马坤, 杨远超, 冯晓娟

2024, 68(10): 3-10. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0113

摘要(86)

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摘要:
光学法量子压力标准具有原级测量、极高分辨率、固有准确、不依赖某一实物标准的巨大优势，是新一代压力计量基准的发展方向。国内外多家计量研究机构及大学均开展了相关研究。介绍了基于法布里-珀罗腔的光学法量子压力测量的工作原理，综述了国内外在光学法量子压力领域的研究现状，回顾了中国计量科学研究院针对光学法量子压力标准装置性能提升研究开展的相关工作，包括真空出气效应抑制、零点误差消除、修正项独立测定等方面的研究进展，讨论了光学法量子压力标准未来的研究重点和发展趋势。

残周期法在低频水听器灵敏度校准中的应用

曲明龙, 段超, 蔡越, 张凯, 解建宇, 赵鹏, 郭世旭

2024, 68(10): 11-18. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0279

摘要(25)

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摘要:
为解决水听器灵敏度校准过程中由于水箱尺寸有限，水池中的反射无法避免，低频段存在反射叠加等导致低频段难以校准的问题，在自由场比较法的基础上通过对残周期信号的幅度、频率、相位三参数进行拟合，降低了灵敏度校准的频率下限。实验结果显示，该方法可实现2.5～20 kHz频段的灵敏度校准，误差在0.6dB之内，能够很好地消除由反射声场引起的校准误差，验证了该方法在低频校准中应用的有效性。然而残周期法在实际应用中也存在一些局限性，例如环境噪声、反射声场的衰减以及非线性等因素会对残周期法的准确性产生一定的影响。

冰点标准物质定值方法的研究及不确定度评定

刘喆, 洪滔, 张玉, 李庆武, 张正东

2024, 68(10): 19-24, 65. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0168

摘要(96)

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摘要:
喷气燃料在国内俗称航空煤油，国内现以3号喷气燃料为主。冰点是表征喷气燃料低温流动性的一项重要指标，飞机飞行中喷气燃料温度会降低，从而导致喷气燃料中出现固态烃类结晶，造成过滤器堵塞，危及飞行安全。GB 6537-2018《3号喷气燃料》规定3号喷气燃料的冰点不能高于−47℃，并规定采用GB/T 2430-2008《航空燃料冰点测定法》和SH/T 0770-2005《航空燃料冰点测定法（自动相转化法）》测定喷气燃料冰点，指定GB/T 2430-2008为仲裁方法。研究了冰点测试过程中加样量、冷却槽温度、搅拌速率等因素对实验结果的影响以及两种方法的一致性，并对定值方法引入的不确定度进行研究。研究结果表明，加样量变化0.01mL时，测试结果变化为0.07℃；搅拌速率在1～1.5（次/s）范围内引起的测量结果变化为0.2℃；冷浴槽温度在−60℃～−80℃范围内，对冰点测试结果影响甚微。经实验验证，两种方法测试结果的最大偏差为0.7℃，优于标准方法中再现性要求。由加样量、搅拌速率、方法选择、数据修约引入的不确定度分量分别为0.040℃、0.058℃、0.20℃、0.14℃，定值方法的扩展不确定度为0.50℃（k=2）。

幽门螺杆菌¹³C呼气检测溯源技术研究

郝静坤, 刘沂玲, 胡树国, 马兴, 谢聪慧, 尹冬梅, 王德发

2024, 68(10): 25-32. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0144

摘要(97)

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摘要:
针对目前幽门螺杆菌¹³C呼气检测无法有效溯源的难题，利用DOB标准气体发生系统发生DOB值为0～50‰的标准气体，对¹³C呼气检测设备进行计量性能评价。实验结果表明，各浓度点的示值误差均不超过±1.5‰，重复性不超过0.3‰。利用标准气体控温加湿装置，模拟人体呼气基体条件（34℃，90%RH），制备34℃加湿标准气体，并在不控温的情况下，制备室温加湿标准气体。对比了34℃加湿以及室温加湿标准气体与室温标准气体（干气）检测¹³C呼气检测设备的测量结果，结果表明，使用34℃加湿、室温加湿标准气体校准¹³C呼气试验检测设备时，测试结果与使用干气测量结果无显著差异和趋势性变化。结合理论推导及原理分析，推断标准气体控温加湿后对DOB值无影响。因此，可以直接使用室温干气作为¹³C呼气检测设备量值溯源所需的标准气体。

地震计校准及其传递函数一致性研究

孔垂捷, 左爱斌, 周劲峰

2024, 68(10): 33-37. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0055

摘要(92)

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摘要:
采用超低频振动国家基准装置，以典型地震计3T-120PH为例，开展地震计灵敏度校准工作。将振动校准数据结果与地震计的传递函数结果进行比较分析。当频率较低时(10Hz以下)，振动校准结果与传递函数结果一致性非常好，当频率较高时(10Hz以上)二者开始出现分化。由于振动校准方法真实地将振动信号传递给地震计，符合实际使用情况，因此地震计采用振动台校准方法比电标法结果更能反应地震计工作时的真实性。

融合Prophet与PCA技术的CNN-LSTM模型在水质预测中的应用

肖克, 张建军, 谭文武, 王理, 宋玲毓, 林海军

2024, 68(10): 38-44. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0109

摘要(177)

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摘要:
为了降低传统CNN-LSTM模型进行水质预测时可能会出现的错误发生率，提出了一种基于Prophet模型与PCA的CNN-LSTM水质预测方法。在水质监测数据清洗过程中采用Prophet模型进行异常值处理，使用PCA方法对影响变量进行降维，消除变量关联性，把处理结果作为CNN-LSTM模型输入，对水质总氮指标进行预测。通过实验对基于Prophet模型与PCA的CNN-LSTM水质预测方法进行验证，实验结果表明：该方法相对于CNN-LSTM模型在MAE、RMSE和MSE三种评价指标上都有了较大的提升，其中MSE提升了13%，RMSE提升了6.7%，MAE提升了5.6%。

超高速信号采集与信号完整性处理测试技术研究

王志宇, 张跃, 周科吉, 杨光红, 肖凯戈

2024, 68(10): 45-50. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0130

摘要(274)

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摘要:
随着当前电子系统向着更大带宽、更高传输速率、更强运算能力的方向发展，具备相应超高速信号采集能力的平台需求越来越紧迫。同时，配合相应平台，实现信号完整性的全过程处理、监控、反馈评估，并促进其优化的技术应运而生，这两方面能力的协同发展推动高速处理技术领域的产业有效改进和提高，从而推动我国在超高速采样、存储、传输与信号完整性相关应用领域及上下游产业链的长足发展。超高速信号采集与信号完整性处理测试技术以自研ADC芯片为核心，完成了80GSa采样ADC的自主研发，使用大量的软件进行数据处理，测试测量、处理及计算精密度得到很大提升，实现在80Gsa采样率下的高速信号传输和处理能力。在完整性的处理方面，以调理电路为关键零部件，以溯源算法为核心，示值显示的数据是算法计算的结果。

一种新型射频电压表校准仪的研究与设计

刘亦旸, 李勇, 陈硕, 贾超, 崔孝海

2024, 68(10): 51-57. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0089

摘要(48)

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摘要:
射频电压测量在科研和工业领域有着十分重要的应用，射频电压表校准仪在国家计量系统的各级计量站中被大量使用，承担了相当多的校准任务。介绍了一款新研制的智能仪器射频电压表校准仪，具有频带宽、动态范围高、准确度高、自动测试等优势，同时具有基本误差校准和频率附加误差校准功能，可以对各种类型的射频电压表进行自动或半自动校准并可自动生成校准证书。校准仪的设计分为两方面，分别是硬件和软件的设计与实现。硬件设计中针对基本误差的校准，设计了标准交流电压源，主要由交流电压发生器模块、电压放大模块，闭环反馈模块组成，得到高准确度的输出；针对频率附加误差的校准，设计了新型传感器的芯片和结构，可以更准确、简便地进行直流电压定标。软件设计主要包括测控模块、数据处理模块和显示模块，能够自动读取数值进行反馈调节、切换量程或频率、显示数值以及进行后续数据处理。介绍的射频电压表校准仪的设计处于国内领先水平，为国内校准仪的创新作出贡献，减少对国外仪器仪表的依赖，满足国内射频电压表检定、校准需求。

石英摆片几何参数自动化检测方法及装置研究

王静, 陈晓磊, 董清宇, 张国锐, 崔璨

2024, 68(10): 58-65. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0034

摘要(65)

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摘要:
石英挠性加速计是惯性导航系统的基本测量元件，用来测量系统的线加速度。由于石英挠性加速度计具有高精度、高灵敏度、高稳定性等优点，在航天航空领域有着广泛应用。石英摆片是石英挠性加速计的核心敏感元件，它能通过石英摆片的敏感性能获得被测物体的加速度等物理信息。石英摆片的加工精度决定了石英挠性加速计的性能优劣，因此对石英摆片的几何参数检测十分必要。介绍了一种石英摆片几何参数自动化检测装置。利用该系统，提出了基于光谱共焦传感器的石英摆片厚度、台阶高度、下垂量的测量方法。针对不同几何参数测量方法，分析了其测量的不确定性。通过对石英摆片几何参数进行测量，实验表明：该装置具有操作简便、精度高等优点，可实现石英摆片几何参数自动化检测，极大地提高了检测效率，对石英摆片几何参数的自动化检测有着深远的意义。

LiF220晶体衍射效率研究

王振, 郭思明, 黄仕葵, 李知微, 周幸, 舒子瑶, 樊丽鹏, 王忠桃

2024, 68(10): 66-72. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0322

摘要(73)

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摘要:
基于K荧光X射线开展了LiF220晶体在23.3 keV和31keV能量下的衍射效率实验，调整入射单能X射线的布拉格角，测量衍射得到的单能X射线，实验结果显示晶体在两种能量下能够得到较为完整的衍射峰。在能量为23.3keV与31keV的射线照射下，分别在入射角度为10.8°和8.1°时，得到衍射效率的极大值，约为2.46%和1.33%，与理论值相符。为材料科学和其他相关领域的研究提供实验数据支持和参考，衍射效率的测量可以用于验证实验结果的准确性，提供了一个检验实验条件和数据解释的工具，确保研究的可重复性和可靠性。

红外热成像在聚焦换能器焦平面测量中的应用

赵薇, 曹慧媛, 吴燕琪, 陶洁, 于亚萍

2024, 68(10): 73-78, 72. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0280

摘要(88)

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摘要:
为了更好地研究聚焦超声换能器的声场特性，提出了一种利用红外热成像技术测量聚焦换能器焦域尺寸的方法。通过在换能器焦平面上放置薄膜型吸声材料，使用红外热成像仪测量超声功率作用下焦平面上的温度分布来确定焦域尺寸。使用水听器扫描法对相同的聚焦换能器进行了测量，并对聚焦换能器的声场分布进行了理论分析，结果显示-6dB波束宽度的不一致性在5%以内，验证了利用红外热成像技术测量聚焦超声换能器声场分布的可行性。

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